視覺及ADAS圖像傳感器為提升行車安全和駕乘體驗“添磚加瓦”
發布時間:2016-02-23 責任編輯:wenwei
【導讀】汽車行業安全法規日益嚴苛,消費者安全意識也隨著提高,主動安全係統在汽車應用中得以不斷增長。圖像傳感器在主動安全方麵發揮著至關重要的作用,例如,在視覺應用中可用於倒車影像、全景泊車影像係統和車鏡替代等;在先進駕駛輔助係統(ADAS)應用中用於前向防撞預警、車道偏離警告、交通信號識別;在車艙內可用於疲勞檢測、手勢識別等。
汽車圖像傳感器主要應用領域
汽車上可安裝多個不同的攝像頭用作不同的功能,包括用於視覺應用如倒車影像、前視、後視、俯視、全景泊車影像、車鏡取代,用於車艙內如乘客監控、疲勞駕駛監測、儀表盤控製、行車記錄儀(DVR)、氣囊,用於ADAS如正向碰撞警告、車道偏離警告、自動遠光燈控製、交通信號識別、行人檢測、自適應巡航控製、盲點檢測、夜視等等。
汽車圖像傳感器的關鍵性能
1.微光性能是籌碼
微光性能對於汽車影像係統是相當重要的,卓越的微光性能可提高在夜間等光線很暗的情況的行車安全。圖像傳感器廠商都以“在暗處能看見”為目標。
2.高動態範圍(HDR)
HDR是汽車影像係統應用的另一個重要特性,確保攝像機可在寬範圍的光線 、黑暗和高光照對比情況下清楚地呈現場景細節,提高圖像信息的精確度從而提升安全性。
3.廣角魚眼畸變校正(DEWARP)
廣角魚眼鏡頭用於車載影像具有寬廣視野的優勢,但采集到的圖像信息會產生一定程度的失真,采用DEWARP技術可對廣角魚眼鏡頭所產生的視頻圖像失真進行實時校正,將圖像複原展平。
4.圖像疊加
圖像疊加指通過圖像傳感器與圖像處理輔助芯片結合使用,實現圖像的延伸、縮放、右視、兩板左/右視、三聯式畫麵及倒車動態輔助線。圖像疊加功能可以更好地輔助駕駛員看清周圍環境,減少事故率。
安森美半導體的汽車圖像傳感器方案
自2004年推出全球首款汽車CMOS圖像傳感器以來,安森美半導體為汽車行業提供專用成像方案已有超過10年的經驗,已成為全球汽車應用圖像傳感器的翹楚,市占占整個汽車傳感器市場的44%,用於 ADAS的圖像傳感器市占率為70%,在後視影像領域及ADAS領域均為市場第一;從品質和性能方麵來講,安森美半導體的汽車圖像傳感器完全符合AEC-Q100,並提供卓越的微光性能、單芯片多重曝光的高動態範圍(HDR,>120 dB),以及汽車級應用優化如魚眼畸變校正和圖像疊加,並於2015年推出全球首款支持ASIL的(汽車安全完整性等級)圖像傳感器。針對某些應用,安森美半導體還提供具有卓越性能的全局快門影像傳感器,如即將推出的用於車艙疲勞檢測應用的近紅外(NIR)方案。為配合市場朝高清趨勢的邁進,安森美半導體推出大量100萬像素方案,未來還將開發更多1080p傳感器。

圖1:汽車圖像傳感器應用和安森美半導體市場地位
ASX344/340/350AT 是用於倒車影像的係統級芯片(SoC),在單芯片上集成圖像信號處理器,增強的像素性能提供微光條件下的更高能見度,支持高達4層ceng的de圖tu像xiang疊die加jia以yi向xiang顯xian示shi係xi統tong提ti供gong更geng多duo的de倒dao車che信xin息xi,支zhi持chi數shu字zi縮suo放fang和he平ping移yi,並bing附fu加jia光guang學xue中zhong心xin點dian矯jiao正zheng功gong能neng,這zhe可ke為wei客ke戶hu提ti供gong相xiang機ji組zu裝zhuang生sheng產chan後hou鏡jing頭tou中zhong心xin點dian矯jiao正zheng功gong能neng,從cong而er節jie省sheng成cheng本ben。這zhe三san款kuan圖tu像xiang傳chuan感gan器qi都dou完wan全quan通tong過guoAEC-Q100認證,並具備-40°C 至105°C的寬工作溫度範圍,它們的不同之處在於:ASX344AT還集成魚眼畸變校正功能和提供UART控製接口,定位為“高性能”的方案;ASX350AT的光學格式為1/5英寸,不同於ASX344/340AT的1/4英寸,定位為“高性價比”的方案;而ASX340AT定位為“主流”方案。設計人員可根據目標客戶的具體需求選擇有針對性的方案。

表1: ASX344/340/350AT 具體規格

表2:ASX344/340/350AT配置選擇
ASX344AT的魚眼畸變校正功能提供180o更廣的場景覆蓋,傳感器動態範圍體現出良好的w/DR-Pix 像素技術,無論在白天還是夜間都較未經魚眼校正的鏡頭更具安全優勢。如圖1suoshi,weijingyuyanxiaozhengdejingtoumeiyoubuzhuodaoxiaohuangrendetuxiangxinxi,erjingyuyanxiaozhenghou,jiashiyuankecongxianshiqikandaochehoudelianggexiaohuangren,congerbimiandaocheshideanquanyinhuan。

圖2:ASX344AT魚眼畸變校正示例(左:白天;右:夜間)
ASX34xAT係列在白天(典型情況為100-200 lux明亮的光)和夜晚(典型情況為汽車倒車攝像頭在夜晚約10 lux使用刹車燈和倒車燈)都較同類競爭器件提供更好的色彩飽和度和對比度,如圖2紅圈所示,在白天180 lux的光照條件下,競爭器件采集到的圖像過度銳化,且色彩邊界有灰斑;在夜晚微光9.5 lux的光照條件下,競爭器件采集到的圖像過度銳化,且有更多的噪聲。

圖3:ASX34x與競爭器件的成像比較
背照式(BSI)傳感器通常提供較前照式傳感器更高的靈敏度。安森美半導體的120萬像素CMOS圖像傳感器AR0135AT,是符合汽車標準的背照式傳感器,提供出色的微光信噪比、可見光靈敏度和近紅外性能,是支持線性和高動態範圍(120 dBd)模式的單芯片方案,為汽車ADAS和視圖攝像機提供同類最佳性能。
當現有ADAS和視覺應用融合, ASIL將是用於新係統的合規性和適用性的參考點,ASIL B級合規是當前ADAS設計師的目標。安森美半導體推出全球首款支持ASIL B的230萬像素CMOS圖像傳感器AR0231AT。該器件還采用減少LED閃爍 (LFM) 的突破性 技術,為ADAS應用確立了一個新基準。LFM技術消除交通信號燈和汽車LED照明的高頻LED閃爍,令交通信號閱讀算法能於所有光照條件下工作。AR0231AT具有1/2.7英寸(6.82 mm)光學格式和1928(水平) x 1208(垂直)有源像素陣列。它采用最新的3.0微米背照式像素及安森美半導體的DR-Pix™技術,提供雙轉換增益以在所有光照條件下提升性能。它以線性、HDR或LFM模式捕獲圖像,並提供模式間的幀到幀情境切換。AR0231AT提供達4重曝光的HDR,以出色的噪聲性能捕獲超過120 dB的de動dong態tai範fan圍wei,能neng同tong步bu支zhi持chi多duo個ge攝she相xiang機ji,以yi易yi於yu在zai汽qi車che應ying用yong中zhong實shi現xian多duo個ge傳chuan感gan器qi節jie點dian,和he通tong過guo一yi個ge簡jian單dan的de雙shuang線xian串chuan行xing接jie口kou實shi現xian用yong戶hu可ke編bian程cheng性xing。它ta還hai有you多duo個ge數shu據ju接jie口kou,包bao括kuoMIPI(移動產業處理器接口)、並行和HiSPi(高速串行像素接口)。其它關鍵特性還包括可選自動化或用戶控製的黑電平控製,支持擴頻時鍾輸入和提供多色濾波陣列選擇。
此外,安森美半導體還提供先進的圖像協處理器用於總係統方案,如AP0200AT 圖像協處理器經優化用於後視攝像機並提供以太網輸出,集成支持鏡頭畸變校正和魚眼矯正的空間轉換引擎(STE),和精密的疊加圖形引擎;AP0201AT 圖像協處理器也提供以太網輸出,針對基於以太網的全景倒車攝像;AP0202AT 圖像協處理器針對數字全景倒車攝像,采用24位並行輸出;AP0102AT 圖像協處理器針對100萬像素720p後視攝像,含STE和疊加圖形引擎。這些協處理器都提供符合汽車安全完整性等級(ASIL)A級和B級的功能安全特性。AP020x係列可與現有的圖像傳感器如100萬像素AR0140AT、 AR0132AT 和 AR0136AT及新的200萬像素1080p傳感器AR0230AT結合協調使用。
結語
qicheanzhuangshexiangjikexiaochuchuantongchejingdeshixianmangqu,jiangdijiaotongshigulv,yeshixunmengfazhandechelianwangdejichu,jianghuizhubuzaishijianzhongdedaotuiguangheyingyong,shenzhichengweiqichebiaopei。tuxiangchuanganqishiqibeihougongchen。ansenmeibandaotishiquanqiuqichetuxiangchuanganqidebiaobiaozhe,chanpinhefanganzhenrongbianjigexifenlingyu,baokuoshijiaoheADAS應用,提供高動態範圍、出色的微光靈敏度,和寬溫度範圍的卓越性能,同時針對新興領域如車艙內檢測提供卓越性能的全局快門方案,完全符合AEC-Q100,並配合市場趨勢和客戶需求,持續推動新品開發,向更高分辨率、增加更多接口和符合ASIL的方向發展。
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